楊 雷, 孫偉富, 馬 毅, 任廣波

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近10年珠海海岸帶海岸線時(shí)空變化遙感分析

楊 雷1, 2, 孫偉富1, 馬 毅1, 2, 任廣波1

(1. 國(guó)家海洋局第一海洋研究所, 山東青島 266061; 2. 中國(guó)石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 山東青島266580)

為了更有效地研究珠海市海岸帶海岸線的變化, 基于2005年、2010年和2015年3期覆蓋珠海市海岸帶的高分辨率SPOT-5、GF-1和航空DOM遙感影像, 建立了珠海海岸帶岸線分類體系, 并采用人機(jī)交互方式提取了3期12類海岸線信息。對(duì)海岸線長(zhǎng)度及海岸蝕淤情況進(jìn)行分析, 結(jié)果表明: (1)2005~ 2015年珠海市海岸帶海岸線總體長(zhǎng)度從470.69 km增長(zhǎng)到496.95 km, 年平均增長(zhǎng)2.38 km; (2)2005~2015年珠海市海岸帶岸線中, 人工岸線一直占較大比重, 且10年間呈持續(xù)增長(zhǎng)狀態(tài), 總長(zhǎng)度增長(zhǎng)了40.21 km, 而此期間的自然岸線卻減少了13.95 km; (3)珠海市海岸帶侵蝕面積為0.98 km2, 擴(kuò)張面積為34.75 km2。港口碼頭和建設(shè)岸線是擴(kuò)張主因, 養(yǎng)殖圍堤岸線、礫石岸線、基巖岸線長(zhǎng)度逐年遞減并向內(nèi)陸侵蝕; (4)珠海市高欄港區(qū)附近岸線變化最為劇烈, 實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)該地區(qū)港口從2008年開始建設(shè)并逐年向外擴(kuò)張, 至2015年擴(kuò)張面積為27.65 km2, 平均擴(kuò)張速率為3.4 km2/a。通過以上分析, 可以得出近10年珠海市海岸帶海岸線變遷是海岸開發(fā)所引起的, 港口碼頭建設(shè)是人類開發(fā)海岸的主要方式。

海岸線; 珠海; 高分影像; 變遷分析; 蝕淤分析

人類不斷開發(fā)海洋, 海陸相互作用逐漸加強(qiáng), 海岸帶的開發(fā)變得尤為活躍, 岸線變遷也變得劇烈且復(fù)雜。海岸線變遷蘊(yùn)含著非常豐富的信息, 不僅反映出人類改造利用海岸的活動(dòng), 同時(shí)影響著海岸的生態(tài)環(huán)境和沿岸居民的生活發(fā)展。因此, 海岸線變遷的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè), 可為沿海地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)自然保護(hù)、沿岸工程建設(shè)提供科學(xué)指導(dǎo)和決策作用。

珠海市位于廣東省西南部, 是我國(guó)最早開放的4個(gè)經(jīng)濟(jì)特區(qū)之一, 是全國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的城市群所在區(qū)域, 也是珠江三角洲的交通要地。自改革開放以來, 珠海市成為我國(guó)重要的通商口岸和對(duì)外交往的前沿城市。然而, 由于人類的改造活動(dòng)逐年增加, 近年來珠海市海岸帶岸線不斷向海推移, 對(duì)沿岸居民和生態(tài)環(huán)境造成很大影響, 故亟需明確珠海市岸線變遷情況。關(guān)于岸線變遷監(jiān)測(cè)與分析, 國(guó)內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行了一些研究。在岸線提取方法上, 可歸結(jié)為自動(dòng)提取和人機(jī)交互提取兩種。在自動(dòng)提取研究中常用歸一化水體指數(shù)NDWI及改進(jìn)的歸一化差異水體指數(shù)MNDWI作為水陸分割算子, 利用邊緣檢測(cè)提取水邊線[1-5]; 還有學(xué)者以水陸在近紅外波段不同的光譜響應(yīng)為原理, 提出了基于遙感影像亞像元的岸線提取方法[6-7]; 后續(xù)發(fā)展中, 也有學(xué)者結(jié)合面向?qū)ο蠛桶毒€紋理或光譜特征進(jìn)行岸線提取[8-10]。在人機(jī)交互提取岸線研究中, 國(guó)內(nèi)外學(xué)者結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況, 給出了相應(yīng)提取原則并進(jìn)行了提取和分析[11-22]。在海岸線變遷研究方面,國(guó)內(nèi)外科研人員在岸線提取的基礎(chǔ)上, 結(jié)合岸線空間分布[23-25]、蝕淤情況[26-27]、驅(qū)動(dòng)力[28-30]、變遷速率[30-34]等進(jìn)行了不同地區(qū)典型岸段的演變分析。在上述研究中, 主要利用Landsat系列和HJ-1號(hào)等中低分辨率影像進(jìn)行岸線信息提取, 缺乏高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)的支持。此外, 國(guó)內(nèi)外對(duì)珠海市海岸線變遷進(jìn)行詳細(xì)、具體的分析研究較少。

本文基于2005年、2010年和2015年覆蓋珠海市的高分辨率遙感影像, 采用人機(jī)交互的方法, 結(jié)合實(shí)地調(diào)查資料, 建立適用于珠海市海岸帶海岸線的分類體系并提取珠海市3期海岸線信息, 然后根據(jù)海岸線提取結(jié)果對(duì)珠海市海岸線變遷情況、變化速率和變遷原因進(jìn)行分析。最后, 選取變化劇烈的典型岸段進(jìn)行詳細(xì)分析, 統(tǒng)計(jì)典型岸段岸線的進(jìn)退情況。

1 研究區(qū)概況

珠海市位于中國(guó)廣東省, 東望香港, 南連澳門, 西鄰江門, 北接中山。地處21°48′~22°27′N、113°03′~ 114°03′E, 是珠三角海洋面積最大、島嶼最多(島嶼有146個(gè), 集中于東部海域的萬山群島)和海岸線最長(zhǎng)的城市。珠海西岸以人工岸線為主, 沿程多為港口碼頭和建設(shè)岸線, 間有沙灘及養(yǎng)殖區(qū), 灣內(nèi)多基巖、沙質(zhì)、礫石3種岸線, 東部沿岸多為道路且自然海岸保有率相對(duì)較高, 自然景觀優(yōu)良。珠海地區(qū)被北東、北西向斷裂切割成斷塊式隆升與沉降的地貌單元, 形成斷塊隆升山地與沉降平原。地形以丘陵為主, 陸內(nèi)丘陵、山地和平原等為交錯(cuò)的水網(wǎng)分割。珠海屬亞熱帶季風(fēng)氣候, 冬無嚴(yán)寒, 雨量充沛, 常受南亞熱帶季候風(fēng)侵襲, 多雷雨, 年平均氣溫22.3℃, 年降雨量為1 770~2 300 mm。珠海市下轄香洲、金灣、斗門3個(gè)行政區(qū), 設(shè)有橫琴新區(qū)以及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、高欄港經(jīng)濟(jì)區(qū)、保稅區(qū)、萬山海洋試驗(yàn)開發(fā)區(qū)、富山工業(yè)園、航空產(chǎn)業(yè)園6個(gè)經(jīng)濟(jì)功能區(qū)。珠海市人口占全省常住人口總量的1.5%, 是廣東省人口規(guī)模最小的地級(jí)市。研究區(qū)范圍見圖1。

2 數(shù)據(jù)及處理

2.1 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

考慮到珠海市海岸線特點(diǎn)、數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可獲取性, 本研究以5 a為間隔選擇影像數(shù)據(jù)。共收集了覆蓋珠海市海岸帶的SPOT-5衛(wèi)星影像3景, 航空DOM影像7景, 高分一號(hào)(GF-1)衛(wèi)星影像4景。具體所選數(shù)據(jù)信息詳見表1。

表1 影像信息統(tǒng)計(jì)

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

為保證數(shù)據(jù)的幾何精度一致, 本文對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理。(1)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換, 用于分析的影像資料所采用的坐標(biāo)系各有不同, 為了消除影像存在的坐標(biāo)系統(tǒng)差異, 采用珠海市七參數(shù)模型把SPOT-5和GF-1影像坐標(biāo)系統(tǒng)一至CGCS 2000坐標(biāo)系; (2)影像配準(zhǔn), 收集的遙感影像因空間坐標(biāo)系和校正精度不同, 需對(duì)其進(jìn)行重新匹配, 以得到相同坐標(biāo)系下的同名點(diǎn)匹配的3期遙感圖像。以校正過的2010年航空DOM為基準(zhǔn)影像, 配準(zhǔn)SPOT-5和GF-1影像, 使3期圖像在CGCS2000坐標(biāo)系下, 保證任意2期圖像上相同地物的準(zhǔn)確匹配, 消除由分辨率差異以及坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換造成的影像錯(cuò)位情況。

考慮研究區(qū)域情況, 本文校正方法采用二次多項(xiàng)式。為了保證海岸線信息提取的空間準(zhǔn)確性, 配準(zhǔn)時(shí), 每景影像選取均勻分布的同名地物點(diǎn)15個(gè), 精度檢驗(yàn)點(diǎn)5個(gè), 分布在影像邊緣、海岬頂點(diǎn)處和海灣的凹形深處, 按照誤差從大到小排序, 刪除誤差較大的匹配點(diǎn), 調(diào)整到總的RMS值小于0.5個(gè)像素。最后應(yīng)用精度檢驗(yàn)點(diǎn)驗(yàn)證, 保證每幅影像配準(zhǔn)精度優(yōu)于0.5個(gè)像元。

3 海岸線信息提取

在海岸的發(fā)育過程中, 除了波浪作用外, 還受到潮汐、海流、地殼運(yùn)動(dòng)、地形、入海河流、海平面變化等諸多因素的影響。復(fù)雜的影響因素造就了復(fù)雜的海岸環(huán)境。因此, 到目前為止還沒有公認(rèn)的海岸類型劃分系統(tǒng), 海岸類型通常依據(jù)區(qū)域特點(diǎn)劃分。

本研究在908專項(xiàng)“海島海岸帶衛(wèi)星遙感調(diào)查技術(shù)規(guī)程”[35]海岸線分類體系基礎(chǔ)上, 結(jié)合具有海岸帶地物信息表現(xiàn)力較好的珠海市3個(gè)時(shí)相的遙感影像, 通過分析它們的色、形和位三方面的特征, 將珠海海岸線劃分為人工岸線和自然岸線兩個(gè)一級(jí)類。自然岸線又劃分為基巖、砂質(zhì)、礫石、淤泥質(zhì)、河口和生物岸線6個(gè)二級(jí)類; 人工岸線類型以國(guó)家海洋局制定的海洋功能區(qū)類型[36]為標(biāo)準(zhǔn), 參考珠海市海岸開發(fā)現(xiàn)狀, 分為港口碼頭、建設(shè)、堤壩、養(yǎng)殖圍堤、道路和閘6個(gè)二級(jí)分類(表2)。

表2 海岸線分類

4 海岸線時(shí)空變化分析

本文采用目視解譯方式提取海岸線, 綜合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、海圖及地形圖對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行修正。海岸線信息提取結(jié)果見圖2, 各類型海岸帶海岸線統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

4.1 海岸線概況分析

數(shù)據(jù)表明, 2005~2015年珠海市海岸帶岸線長(zhǎng)度呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。2005年岸線總長(zhǎng)度為470.69 km, 至2010年海岸線增長(zhǎng)了18.01 km, 年增長(zhǎng)速率為3.6 km/a。到2015年, 海岸線總長(zhǎng)度達(dá)到496.95 km, 較2010年增長(zhǎng)8.25 km, 年增長(zhǎng)速率約為2.06 km/a。具體長(zhǎng)度變化如圖3所示。

由表3可知, 近10年珠海市3期岸線中, 人工岸線占有較大比重并處于持續(xù)增長(zhǎng)狀態(tài)。2005年人工岸線長(zhǎng)度為362.72 km, 所占總岸線的比重為77.14%, 經(jīng)過5年開發(fā)建設(shè), 到2010年人工岸線長(zhǎng)度達(dá)到383.67 km, 比例上升至78.51%, 增長(zhǎng)速度達(dá)4.19 km/a。到了2015年, 人工岸線長(zhǎng)度達(dá)到402.93 km, 所占比重上升了2.57%, 增長(zhǎng)速度達(dá)3.85 km/a; 與之相對(duì)應(yīng), 自然岸線則有一定程度的減少, 兩個(gè)階段的減少速度分別為0.72, 2.76 km/a, 減少速度逐年加快, 表明珠海市開發(fā)建設(shè)速度增加, 岸線類型也隨之改變。同時(shí), 這也表明人類活動(dòng)對(duì)珠海市岸線的變遷影響最大。

表3 珠海市各時(shí)期各類型海岸帶海岸線長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)

4.2 二級(jí)類海岸線變遷分析

根據(jù)分類體系的二級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)提取的珠海市3期岸線結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 統(tǒng)計(jì)的自然岸線結(jié)果如圖4和圖5所示。

由圖4可得知, 近10年珠海市自然岸線以基巖和礫石岸線為主, 但其長(zhǎng)度變化處于持續(xù)縮減狀態(tài)。2005~2015年基巖岸線長(zhǎng)度分別為39.49, 35.52和35.52 km, 年平均減少速率為0.36 km/a。從變化幅度來看, 礫石岸線變化最大, 近10年礫石岸線長(zhǎng)度為36.01, 31.19和22.19 km, 岸線長(zhǎng)度減少了13.82 km, 年平均減少速率為1.26 km/a。其余自然岸線中, 砂質(zhì)岸線長(zhǎng)度變化趨勢(shì)為先減少后增加, 其中岸線長(zhǎng)度減少速率為0.39 km/a, 增長(zhǎng)速率為0.1 km/a。2005~2015年生物岸線變化相對(duì)穩(wěn)定, 到2015年岸線長(zhǎng)度為11.50 km, 增加了0.32 km, 因自然作用導(dǎo)致生物岸線長(zhǎng)度產(chǎn)生了波動(dòng)。河口岸線和淤泥質(zhì)岸線所占自然岸線長(zhǎng)度比例較少, 但變化卻較為激烈。2005~ 2010年間河口岸線處于劇烈增長(zhǎng)狀態(tài), 以0.79 km/a速率增長(zhǎng)到5.57 km, 因填海處河道開挖產(chǎn)生新的河流, 2010~2015年變化微弱, 岸線長(zhǎng)度減少到4.35 km, 主由防洪堤壩建設(shè)導(dǎo)致部分后口岸線消失。在2005~2010年淤泥質(zhì)岸線增長(zhǎng)相對(duì)較劇烈, 岸線長(zhǎng)度由1.07 km增長(zhǎng)到4.13 km, 主要是部分廢棄養(yǎng)殖區(qū)轉(zhuǎn)化為淤泥質(zhì)岸線, 2010~2015年岸線長(zhǎng)度保持平穩(wěn), 總體年增長(zhǎng)速率約為0.28 km/a?？傮w而言, 自然岸線的消失離不開人類的活動(dòng), 其中大部分消失的基巖和礫石岸線轉(zhuǎn)化為了人工岸線, 部分砂質(zhì)岸線的增長(zhǎng)也是開發(fā)保護(hù)旅游資源的現(xiàn)狀所致, 所以自然岸線的變化情況說明了近10年珠海市正不斷開發(fā)建設(shè)海岸線。

如圖5所示, 人工岸線中養(yǎng)殖圍堤和港口碼頭變化最為劇烈, 其中養(yǎng)殖圍堤岸線的急劇減少是發(fā)展了港口碼頭岸線的結(jié)果。20世紀(jì)70年代珠海市以水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)為主, 人工岸線大部分為養(yǎng)殖圍堤, 到了21世紀(jì)珠海市加快發(fā)展, 港口建設(shè)逐步增多, 養(yǎng)殖圍堤逐步被開發(fā)為港口碼頭。近10年養(yǎng)殖圍堤岸線岸線長(zhǎng)度的減少速率為5.1 km/a, 港口碼頭岸線的增加速率為6.4 km/a, 至2015年, 養(yǎng)殖圍堤和港口碼頭岸線分別達(dá)144.52 km和134.10 km。閘和建設(shè)岸線呈增長(zhǎng)狀態(tài), 長(zhǎng)度分別由2005年的0.9 km和32.72 km增長(zhǎng)到2015年的2.13 km和52.85 km, 年平均增長(zhǎng)速率分別約為0.12 km/a和2.01 km/a。道路岸線的變化呈波動(dòng)狀態(tài), 2005年到2010年岸線長(zhǎng)度減少了13.55 km, 平均年減少速率約為2.71 km/a, 減少原因?yàn)楦邫诟厶詈Ｔ斓厥沟迷械目绾９繁粐趰u內(nèi), 2010年至2015年略微上升, 增加了1.43 km。珠海市閘的長(zhǎng)度基本保持一致, 同時(shí)堤壩岸線逐年遞增, 增長(zhǎng)速率為1.82 km/a。

5 海岸線變遷速率與典型岸段變遷分析

5.1 珠海市海岸線進(jìn)退

根據(jù)提取的2005年、2010年和2015年3期岸線計(jì)算海岸線2005~2010年和2010~2015兩期岸線進(jìn)退情況, 具體如表4所示。

表4 2005~2015年岸線進(jìn)退面積

珠海市海岸帶岸線總體以向海擴(kuò)張為主, 擴(kuò)張了34.75 km2, 回退了0.98 km2, 其中2005~2010年向海擴(kuò)張最為劇烈, 擴(kuò)張面積達(dá)31.63 km2, 年均擴(kuò)張面積為6.32 km2。擴(kuò)張區(qū)域集中在高欄島, 以建設(shè)港口碼頭用地為主, 而此間海岸線回退面積較小, 僅為0.21 km2。2010~2015年海岸線擴(kuò)張放緩, 擴(kuò)張面積為3.12 km2, 海岸線回退面積為0.77 km2, 具體海岸帶海岸線進(jìn)退如圖6所示。

5.2 速率分析

運(yùn)用端點(diǎn)變化率(End Point Rate, EPR)方法來反映海岸線的凈變化特征, 計(jì)算方法為垂線和兩期岸線的交點(diǎn)到基準(zhǔn)線距離之差除以兩期岸線間隔時(shí)間。以2005和2015兩期的珠海海岸帶岸線外接多邊形向陸地縱深2 000 m的緩沖邊界作為基線, 基線長(zhǎng)419.1 km, 利用“DSAS”工具模塊, 以1 000 m為間隔自西向東沿基線共生成417條斷面, 對(duì)其進(jìn)行編號(hào)(1~417), 利用斷面進(jìn)行計(jì)算, 計(jì)算結(jié)果根據(jù)區(qū)域分成1~68, 69~130, 131~352和353~417四個(gè)部分展示, 結(jié)果如圖7。

2005~2015年, 斷面1~斷面68岸線變化速率不明顯, 主要位于崖門水道沿岸, 沿程以養(yǎng)殖用地為主, 并未進(jìn)行建設(shè)開發(fā)。斷面69~斷面96和斷面111~斷面130兩處海岸線變化較為劇烈, 從影像上顯示兩處均位于高欄港區(qū)域并且該區(qū)域正在圍海造地,進(jìn)行港口碼頭等的海岸工程建設(shè), 從而導(dǎo)致變化速率突增。斷面131~斷面352處在三灶島區(qū)域, 該區(qū)域海岸線近10年變化較小, 變遷是以自然為主導(dǎo)。斷面354~斷面359變化速率突增, 位于淇澳島附近, 原因?yàn)楣こ探ㄔO(shè)向海擴(kuò)張, 而后沿程斷面360~斷面417海岸線變化速率不大。

5.3 典型岸段分析

從EPR分析中可得知, 變化最為激烈的區(qū)域?yàn)楦邫诟蹍^(qū)域。該區(qū)屬于珠海市高欄港經(jīng)濟(jì)區(qū), 規(guī)劃建設(shè)為中國(guó)現(xiàn)代化港口新區(qū)。高欄港具備良好的自然條件, 2003年開始圍海造地, 高欄島從西面開始工程建設(shè), 珠海港西北方向?yàn)┩繀^(qū)被圍墾為養(yǎng)殖區(qū)。自2008年底, 珠海港高欄港區(qū)緣于政策機(jī)遇大力進(jìn)行海岸港口建設(shè), 整個(gè)高欄港有合圍之勢(shì)。近10年高欄港區(qū)海岸線長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表5所示。

表5 不同時(shí)期高欄港區(qū)域海岸線長(zhǎng)度

由表5可知, 高欄港區(qū)域海岸線變化較為復(fù)雜, 10年間海岸線變遷方向以向海擴(kuò)張為主。自然岸線總長(zhǎng)度減少了7 km, 部分自然岸線消失并轉(zhuǎn)化成人工岸線, 其中消失最多的為礫石岸線。人工岸線擴(kuò)張較大, 除道路和養(yǎng)殖圍堤外都處于持續(xù)增長(zhǎng)狀態(tài), 以港口碼頭岸線變化最為劇烈, 近10年增加了35.95 km。養(yǎng)殖圍堤海岸線的減少和部分道路的消失都與填海造地有關(guān), 原先海岸線被圍起并填埋后形成新的海岸線, 同時(shí)海岸帶面積急劇增加。經(jīng)過計(jì)算, 10年間海岸線擴(kuò)張面積為27.65 km2。擴(kuò)張地區(qū)如圖8所示。

6 結(jié)論

本文基于2005年、2010年和2015年覆蓋珠海市的SPOT-5和GF-1和航空DOM等高分辨率遙感影像, 建立了適用于珠海市海岸帶岸線的分類體系, 提取了珠海市3期海岸帶岸線信息, 經(jīng)變遷分析和沖淤分析, 結(jié)論如下: (1)珠海市海岸帶岸線在2005~ 2010年增長(zhǎng)劇烈, 增長(zhǎng)速率為3.6 km/a。2010~ 2015年增長(zhǎng)放緩, 總岸線長(zhǎng)度增加了8.25 km, 增長(zhǎng)速率為1.65 km/a。(2)珠海市海岸帶岸線類型中, 人工岸線所占比例最高。至2015年, 人工岸線所占比例最大, 達(dá)81.08%, 岸線長(zhǎng)度為402.93 km, 年增長(zhǎng)速率為4.02 km/a, 其中增長(zhǎng)最多的為港口碼頭岸線。隨著人工岸線增長(zhǎng), 自然岸線則減少, 至2015年, 其岸線長(zhǎng)度減少到94.02 km, 減少速率為1.39 km/a。(3)珠海市海岸帶岸線以向海擴(kuò)張為主。10年間, 海岸帶面積增加了34.75 km2, 平均擴(kuò)張速率為3.4 km2/a,總體表現(xiàn)為海岸工程建設(shè), 圍海造地。人為造地是海岸線變遷的主要驅(qū)動(dòng)因素。(4)岸線變化最為典型區(qū)域?yàn)楦邫诟蹍^(qū), 其岸線變遷以向海擴(kuò)張為主, 陸地面積增加了27.65 km2, 岸線變化的主因是港口碼頭建設(shè)。

[1] Tuncay K, Abdulaziz G, FevziK, et al. Automatic detection of shoreline change on coastal Ramsar wetlands of Turkey[J]. Ocean Engineering, 2011, 38(10): 1141-1149.

[2] 徐涵秋. 利用改進(jìn)的歸一化差異水體指數(shù)(MNDWI)提取水體信息的研究[J]. 遙感學(xué)報(bào), 2005, 9(5): 589-595. Xu Hanqiu. A study on information extraction of water body with the modified normalized difference water index (MNDWI) [J]. Journal of Remote Sensing, 2005, 9(5): 589-595.

[3] Guariglia A, Buonamassa A, Losurdo A, et al. A multisource approach for coastline mapping and identification of shoreline changes[J]. Ann Geophys, 2006, 49(1): 295-304.

[4] Alesheikh A A, Ghorbanali A, Nouri N. Coastline change detection using remote sensing[J]. International Journal of Enviornmental Science and Technology, 2007, 4(1): 61-66.

[5] 王小龍, 張杰, 初佳蘭. 基于光學(xué)遙感的海島潮間帶和濕地信息提取——以東沙島(礁)為例[J]. 海洋科學(xué)進(jìn)展, 2005, 23(4): 477-481. Wang Xiaolong, Zhang Jie, Chu Jialan. Extraction of remotely sensed information of island intertidal zone and wetland——Taking the Dongsha Island as an example[J]. Advances in Marine Science, 2005, 23(4): 477- 481.

[6] Shah C A. Automated lake shoreline mappingat subpixel accuracy[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2011, 8(6): 1125-1129.

[7] Pardo-Pascual J E, Almonacid-Caballer J, Ruiz L A, et al.Automatic extraction of shorelines from Landsat TM and ETM+ multi-temporal images with subpixel precision[J]. Remote Sensing of Environment, 2012, 123: 1-11.

[8] 劉鵬程. 基于水平集理論的海岸線輪廓特征提取[J]. 國(guó)土資源遙感, 2015, 27(2): 75-79. Liu Pengcheng. Feature extraction of coastline contour based on level set theory[J]. Remote Sensing for Land and Resources, 2015, 27 (2): 75-79.

[9] Dong Di, Li Ziwei, LiuZhaoqin, Yu Yang. Automated techniques for quantification of coastline change rates using Landsat imagery along Caofeidian, China [J]. Earth and Environmental Science, 2014, 17(1): 012103.

[10] 高燕, 周成虎, 蘇奮振, 等. 基于多特征的人工海岸線提取方法[J]. 測(cè)繪工程, 2014, 23(5): 1-5. Gao Yan, Zhou Chenghu, Su Zhenfen, et al. Coastline extraction from remote sensing images based on multi- features approach[J]. Engineering of Surveying & Mapping, 2014, 23(5): 1-5.

[11] 張霞, 莊智, 張旭凱, 等. 秦皇島市海岸線遙感提取及變化監(jiān)測(cè)[J]. 遙感技術(shù)與應(yīng)用, 2014, 29(4): 625-630. Zhang Xia, Zhuang Zhi, Zhang Xukai, et al. Coastline extraction and change monitoring by remote sensing technology in Qinhuangdao City[J]. Remote Sensing Technology and Application, 2014, 29(4): 625-630.

[12] 孫偉富, 馬毅, 張杰, 等. 不同類型海岸線遙感解譯標(biāo)志建立和提取方法研究[J]. 測(cè)繪通報(bào), 2011, 30(3): 41-44. Sun Weifu, Ma Yi, Zhang Jie, et al. Study of remote sensing interpretation keys and extraction technique of different types of shoreline[J]. Bulletin of Surveying & Mapping, 2011, 30(3): 41-44.

[13] 包萌, 孫偉富, 馬毅, 等. 近40年來清瀾灣海岸線及其鄰接地物遙感監(jiān)測(cè)與變遷分析[J]. 海岸工程, 2014, 33(2): 66-76. Bao Meng, Sun Weifu, Ma Yi, et al. Remote sensing monitoring and analysis of the changes in coastline and adjacent landscapes along the Qinglan Bay in the last 40 years[J]. Coastal Engineering, 2014, 33(2): 66-76.

[14] 陳曉英, 張杰, 馬毅. 近40年來海州灣海岸線時(shí)空變化分析[J]. 海洋科學(xué)進(jìn)展, 2014, 32(3): 324-334. Chen Xiaoying, Zhang Jie, Ma Yi. Analysis of the spatial and temporal changes of the coastline in the Haizhou Bay during the past 40 years[J]. Advances in Marine Science, 2014, 32(3): 324-334.

[15] 陳曉英, 張杰, 馬毅, 等. 近40a來三門灣海岸線時(shí)空變化遙感監(jiān)測(cè)與分析[J]. 海洋科學(xué), 2015, 39(2): 43-49. Chen Xiaoying, Zhang Jie, Ma Yi, et al. Monitoring and analysis of coastline changes of the Sanmen Bay with remote sensing during the past 40 years[J]. Marine Sciences, 2015, 39(2): 43-49.

[16] 田海蘭, 劉西漢, 王紅, 等. 近三十年來曹妃甸岸線島體時(shí)空演變特征分析[J]. 海洋科學(xué), 2015, 39(5): 68-74. Tian Hailan, Liu Xihan, Wang Hong, et al. Spatiotemporal change characteristics of Caofeidian shoreline and island in the past three decades[J]. Marine Sciences, 2015, 39(5): 68-74.

[17] 栗云召, 于君寶, 韓廣軒, 等. 基于遙感的黃河三角洲海岸線變化研究[J]. 海洋科學(xué), 2012, 36(4): 99-106. Li Yunzhao, Yu Junbao, Han Guangxuan, et al. Coastline change detection of the Yellow River Delta by satellite remote sensing[J]. Marine Sciences, 2012, 36(04): 99-106.

[18] 宮立新, 金秉福, 李健英. 近20年來煙臺(tái)典型地區(qū)海灣海岸線的變化[J]. 海洋科學(xué), 2008, 32(11): 64-68. Gong Lixin, Jin Bingfu, Li Jianying. The changing of typical bay coastline in Yantai in recent 20 years[J]. Marine Sciences, 2008, 32(11): 64-68.

[19] 薛允傳, 馬圣媛, 周成虎. 基于遙感和GIS的現(xiàn)代黃河三角洲岸線變遷及發(fā)育演變研究[J]. 海洋科學(xué), 2009, 33(5): 36-40. XueYunchuan, Ma Shengyuan, Zhou Chenghu. The shoreline migration and the Delta changes study in the modern Yellow River Delta using remote sensing and GIS[J]. Marine Sciences, 2009, 33(5): 36-40.

[20] 趙宗澤, 劉榮杰, 馬毅, 等. 近30年來湄洲灣海岸線變遷遙感監(jiān)測(cè)與分析[J]. 海岸工程, 2013, 32(1): 19-27. Zhao Zongze, Liu Rongjie, Ma Yi, et al. Remote sensing monitoring and analysis of coastline changes in the Meizhou Bay since the last 30 years[J]. Coastal Engineering, 2013, 32(1): 19-27.

[21] Wang Changying, Zhang Jie, Song Pingjian. An intelligent coastline interpretation of several types of seacoasts from TM/ETM+ images based on rules [J]. Acta Oceanologica Sinica, 2014, 33(7): 89-96.

[22] Marfai M A, Almohammad H, Dey S, et al. Coastal dynamic and shoreline mapping: multi-sources spatial data analysis in Semarang Indonesia[J]. Environmental Monitoring & Assessment, 2008, 142(1-3): 297-308.

[23] 楊金中, 趙玉靈. 浙江東部穿山半島岸線及潮灘演變的遙感調(diào)查[J]. 國(guó)土資源遙感, 2004, 16(1): 51-55. Yang Jinzhong, Zhao Yuling. The remote sensing dynamic monitoring of the shoreline and the tidal bank in Chuanshan Peninsula[J]. Remote Sensing for Land & Resources, 2004, 16(1): 51-55.

[24] 賴志坤. 泉州灣海岸線變化特征的定量分析研究[J]. 海洋科學(xué), 2012, 36(8): 75-78. Lai Zhikun. Quantitative analysis of shoreline variation characteristics of the Quanzhou Bay[J]. Marine Sciences, 2012, 36(8): 75-78.

[25] 王建步, 張杰, 陳景云, 等. 近30余年遼河口海岸線遙感變遷分析[J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 2015, 34(1): 86-92. Wang Jianbu, Zhang Jie, Chen Jingyun, et al.Analysis of the remote Liaohe Estuary coastline changes sensing image in the past thirty basing on the years[J]. Marine Environmental Science, 2015, 34(1): 86-92.

[26] Kaliraj S, Chandrasekar N, Magesh N S. Impacts of wave energy and littoral currents on shoreline erosion/accretion along the south-west coast of Kanyakumari, Tamil Nadu using DSAS and geospatial technology[J]. Environmental Earth Sciences, 2014, 71(10): 4523-4542.

[27] 李濤, 常軍, 劉偉. 1996~2014年黃河三角洲海岸線遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 8(8): 342-345.Li Tao, Chang Jun, Liu Wei, et al. Dynamic monitoring of coastline in the Yellow River Delta by remote sensing since 1996[J]. Geo-information Science, 2015, 8(8): 342-345.

[28] 周相君, 李曉敏, 馬毅, 等. 基于遙感的廣西防城灣海岸線變遷分析[J]. 海洋學(xué)研究, 2014, 32(1): 47-55. Zhou Xiangjun, Li Xiaomin, Ma Yi, et al. Analysis of shoreline changes in the Fangcheng Bay of Guangxi based on remote sensing technique[J]. Journal of Marine Sciences, 2014, 32(1): 47-55.

[29] 鄭旭霞. 閩江口海岸線40年變遷遙感監(jiān)測(cè)與分析[J]. 福建地質(zhì), 2015, 34(1): 79-84. Zheng Xuxia. The remote sensing dynamic monitoring of Minjiang estuary’s shoreline evolution in the past 40 years[J]. Geology of Fujian, 2015, 34(1): 79-84.

[30] 姚曉靜, 高義, 杜云艷, 等. 基于遙感技術(shù)的近30a海南島海岸線時(shí)空變化[J]. 自然資源學(xué)報(bào), 2013, 28(1): 114-125. Yao Xiaojing, Gao Yi, Du Yunyan, et al. Spatial and temporal changes of Hainan coastline in the past 30 years based on RS[J]. Journal of Natural Resources, 2013, 28(1): 114-125.

[31] Deepika B, Avinash K, Jayappa K S. Shoreline change rate estimation and its forecast: remote sensing, geographical information system and statistics-based approach[J]. International Journal of Environmental Science & Technology, 2013, 11(2): 1-22.

[32] Jana A, Biswas A, Maiti S, et al. Shoreline changes in response to sea level rise along Digha Coast, Eastern India: an analytical approach of remote sensing, GIS and statistical techniques[J]. Journal of Coastal Conservation, 2014, 18(3): 145-155.

[33] Shetty A, Jayappa K S, Mitra D. Shoreline Change Analysis of Mangalore coast and morphometric analysis of Netravathi-Gurupur and Mulky-pavanje Spits[J]. Aquatic Procedia, 2015, 4: 182-189.

[34] Zagórski P, Rodzik J, Moskalik M, et al. Multidecadal (1960-2011) shoreline changes in Isbj?rnhamna (Hornsund, Svalbard)[J]. Polish Polar Research, 2015, 36(36 4): 369-390.

[35] 國(guó)家海洋局, 908專項(xiàng)辦公室．海島海岸帶衛(wèi)星遙感調(diào)查技術(shù)規(guī)程[M]. 北京: 海洋出版社, 2006. State Oceanic Administration, 908 Special Office. Technical Specification for Coastline Satellite Remote Sensing Survey[M]. Beijing: Maritime Press, 2006.

[36] 國(guó)家海洋局. 關(guān)于開展海岸保護(hù)與利用規(guī)劃編制工作的通知[EB/OL]. [2013-11-18].http: //govinfo.nlc. gov.cn/hebsfz/xxgk/hbsgtzyt/201301/t20130110_3300531.shtml?classid=373. State Oceanic Administration. Notice on the development of coastal protection and utilization planning [EB/OL]. [2013-11-18]. http: //govinfo.nlc.gov.cn/hebsfz/xxgk/hbsgtzyt/ 201301/t20130110_3300531.shtml?classid=373.

Remote sensing analyses of the spatial and temporal changes in Zhuhai shoreline

YANG Lei1, 2, SUN Wei-fu1, MA Yi1, 2, REN Guang-bo1

(1. First Institute of Oceanography, State Oceanic Administration, Qingdao 266061, China; 2. School of Geosciences, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China)

In this paper, a classification system for Zhuhai coastal shoreline was created to study the change in the coastal zones in Zhuhai based on high resolution remote sensing images obtained from the SPOT5, GF-1, and aerial DOM. The 3 phase information for 12 kinds of coastlines was extracted by human-computer interactions, and the length of the coastline and the erosion and deposition of the two aspects were analyzed in detail. The results were as follows: (1)The overall length of the coastline of Zhuhai city increased from 470.69 km to 496.95 km in 10 years, and the average annual growth was 2.38 km. (2)During the period of 2005—2015, the artificial shoreline had a larger proportion, and it underwent continuous development in the recent 10 years. The length of artificial shoreline increased to 40.21 km, whereas the length of natural shoreline reduced to 13.95 km. (2)The erosion area of Zhuhai is 0.98 km2, and the deposition area is 34.75 km2in these 10 years. The shorelines which expand to the sea are mainly in the port and construction areas. The length of the coastline including aquaculture ponds, gravel shorelines, and rock shorelines has decreased, and the migratory direction of these shorelines is mainly toward the inland. (4)The past 10 years have witnessed a severe change in the Gaolan Port. According to the fieldwork in the Gaolan Port, the port was constructed and expanded toward the sea in 2008.The expansion area reached 27.65 km2by 2015, and the average expansion rate was 3.4 km2/a. Port construction is the main expansion type in this area.Through the above analysis, it can be concluded that the coastline change of the coastal zone of Zhuhai in the recent is caused by coastal development.

shoreline; Zhuhai; high resolution images; change analysis; erosion and deposition analysis

P748

A

1000-3096(2017)02-0020-09

10.11759/hykx20160902001

2016-09-02;

2016-11-25

國(guó)家高分重大專項(xiàng); 中央級(jí)公益性專項(xiàng)(2015T03)

楊雷(1991-), 男, 江蘇徐州人, 碩士研究生, 主要從事海岸帶遙感與測(cè)繪研究, 電話: 17864229390, E-mail: yanglei@fio.org.cn; 馬毅(1973-), 通信作者, 男, 內(nèi)蒙古錫盟人, 研究員, 主要從事海島海岸帶遙感與應(yīng)用、濕地高光譜遙感研究, 電話: 0532-88967094, E-mail: mayimail@fio.org.cn.

Spe. 2, 2016

[National Major Projects of High Resolution; Basic Scientific Fund for National Public Research Institutes of China, No. 2015T03]

(本文編輯: 劉珊珊)